No Moon Camp Pioneers, a missão de cada equipa é desenhar em 3D um acampamento lunar completo utilizando o software da sua escolha. Têm também de explicar como vão utilizar os recursos locais, proteger os astronautas dos perigos do espaço e descrever as instalações para viver e trabalhar no seu acampamento lunar.
Colégio Vasco da Gama Lisboa-sintra Portugal 17, 18 4 / 1 Portugal
Software de desenho 3D: Fusion 360
https://drive.google.com/file/d/1ReZGQIAM1f7LxkjoXMe7X7AYMd2Xy_7U/view?usp=sharing
O projeto do segundo semestre de Física teve como objetivo elaborar uma base lunar no software de modelação 3D para submeter no Moon Camp Challenge 2023. A equipa cumpriu com os objetivos estabelecidos pela professora de física, que incluíam fornecer condições de sobrevivência, espaços de convívio, estabelecimento para exercício físico e um laboratório. Foi realizada uma pesquisa sobre equipamentos necessários para garantir abastecimento de água, energia, produção de alimentos, proteção contra asteroides e radiação e criação de uma atmosfera respirável. O projeto foi planeado com objectivos bem definidos, resultando no desenvolvimento de habilidades de trabalho em equipa, organização e modelagem 3D em fusion360. A equipa adquiriu características que serão úteis em projectos futuros.
No Moon Camp Challenge foi proposta a criação de um modelo 3D de uma base lunar. A base deveria satisfazer as necessidades básicas dos astronautas, tais como: alimentação, oxigénio, temperatura estável, assim como um objetivo de pesquisa na lua. O objetivo da base lunar realizada era explorar a produção de energia através do hélio-3, um isótopo raro na Terra, mas que existe em quantidades significativas na lua. Depois disso, o hélio-3 podia ser levado para a Terra para ser comercializado.
A base será construída dentro da parte lateral da cratera Shackleton, devido às temperaturas mais próximas das aceitáveis, bem como a proximidade de grandes depósitos de gelo no fundo da cratera. A cavidade onde a base será construída será escavada pelo robô Sparky-3. A razão da base estar dentro de uma cavidade na rocha lunar é a proteção contra a radiação solar. Desta maneira existe insolação decente do rególito lunar, proteção contra radiação e proximidade de uma fonte de água.
A base lunar seria construída com rególito lunar e um aglutinante que seria importado da Terra. Desta forma, seria possível proteger os astronautas contra a radiação e contra a queda de meteoritos e ainda poupar espaço na nave que seria ocupada pelos materiais de construção.
A base seria construída com rególito lunar e com um aglutinante que seria importado da Terra. Desta forma, seria possível poupar espaço na nave e ainda proporcionar à base uma resistência contra radiação e queda de meteoritos. No exterior dos edifícios, os astronautas teriam de vestir o facto de proteção.
Nesta missão, seria necessário que os astronautas tivessem acesso a água potável e alimentos. Como tal, a base inclui uma horta na qual seriam plantados alimentos que sobrevivessem a condições mais extremas, ricos em nutrientes e que tivessem um crescimento rápido. Foram então escolhidas cenouras, batatas, alface e também trigo e beterraba sacarina, da qual seria retirado açúcar para produzir pão. Seriam também importados 50 Kg de sal da Terra. Em relação à água, seriam aproveitados os depósitos de gelo da cratera Shackleton. Os depósitos de gelo seriam escavados por um dos veículos lunares e seriam levados para um depósito. Aí, o gelo derreteria, levando a água para uma estação de tratamento para remover as impurezas e, posteriormente, seria colocada num reservatório com temperatura regulável. Daí, a água seria encaminhas para as várias divisões da base lunar através de canos. Para garantir oxigénio no interior da base, recorreu-se à utilização de um biodigestor que converte o lixo em hidrogénio. O hidrogénio vai juntar-se com o dióxido de carbono expirado pelos astronautas e dar origem a água e monóxido de carbono. Recorre-se à diminuição da temperatura para liquidificar a água e, posteriormente, à sua eletrólise, originando oxigénio e hidrogénio. O hidrogénio é reutilizado no processo enquanto que o oxigénio é distribuído pelas várias divisões da base. Seria feita reciclagem, existindo 3 contentores grandes para colocar o lixo. Em relação à energia a base teria painéis solares como fonte viável de energia e futuramente teria um centro de fusão nuclear para poder transformar o hélio 3 em energia elétrica.
O biodigestor aproveita os resíduos produzidos pela base para produzir hidrogénio. O hidrogénio é enviado por um tubo até ao ventilador onde vai reagir com o dióxido de carbono expelido pelos astronautas, originando vapor de água e monóxido de carbono. O monóxido de carbono é então libertado para o exterior da base enquanto que para a água procede-se para a diminuição de temperatura de maneira que esta passe para o estado líquido. De seguida, faz-se a eletrólise da água, ou seja, é passada uma corrente elétrica pela água, separando-a em oxigénio e hidrogénio. O oxigénio é então distribuído pelas várias divisões da base lunar. O hidrogénio, por sua vez, é reintroduzido no ventilador para voltar a reagir com o dióxido de carbono. Há, por isso, dois tubos que circulam por todas as divisões: um deles recolhe o dióxido de carbono e o outro distribui o oxigénio.
Os astronautas teriam duas maneiras de telecomunicações, a primeira seria com ondas rádio, essas seriam usadas para falarem na lua entre astronautas ou entre bases. Para poderem falar entre Lua e a Terra seriam usados Satélites na órbita da lua tal como na da terra e para receber os sinais, a base tem um centro de telecomunicações com uma antena parabólica.
A exploração da Lua tem sido objeto de interesse e especulação por décadas. Uma das razões pelas quais as pessoas querem ir à Lua é a possibilidade de explorar o hélio-3, um elemento raro e altamente energético.
O hélio-3 é um isótopo do hélio que pode ser usado como combustível em reactores nucleares de fusão. A fusão nuclear é uma fonte potencialmente ilimitada de energia limpa e segura, que poderia substituir os combustíveis fósseis e reduzir a dependência de fontes de energia não renováveis.
Embora o hélio-3 seja um elemento raro na Terra, ele está presente em quantidades significativas na superfície da Lua. Acredita-se que o hélio-3 seja produzido pelo vento solar, que deposita o elemento na superfície lunar. Isso significa que a Lua é uma fonte potencialmente rica de hélio-3.
No entanto, explorar o hélio-3 na Lua não será uma tarefa fácil. A Lua é um ambiente hostil, com temperaturas extremas, radiação intensa e poeira lunar fina que pode danificar equipamentos. Além disso, a coleta de hélio-3 exigiria a extração do material da superfície lunar e o transporte de volta à Terra, o que seria uma tarefa extremamente cara e complexa.
Apesar dos desafios, muitos acreditam que a exploração do hélio-3 na Lua é um objetivo que vale a pena perseguir. Além do potencial de energia limpa e renovável, a exploração lunar poderia levar a descobertas científicas importantes e abrir caminho para futuras missões tripuladas a Marte e além.
Em conclusão, a exploração do hélio-3 na Lua é uma ideia empolgante que poderia levar a avanços significativos na energia limpa e na exploração espacial. Embora haja muitos desafios a superar, a perspetiva de uma fonte de energia segura e renovável é uma razão convincente para nós a explorarmos a Lua.
Para se prepararem para uma missão lunar, os astronautas precisam adquirir habilidades técnicas e físicas específicas e também estar psicologicamente preparados.
Nas habilidades técnicas, eles são treinados em pilotagem de veículos espaciais, operação de equipamentos científicos, reparação de sistemas críticos, além de aprenderem procedimentos de segurança e emergência a bordo. A preparação física é importante para lidar com as condições de gravidade zero e realizar caminhadas espaciais, assim como para suportar ambientes com altas temperaturas e níveis de radiação. Já a preparação psicológica é essencial para lidar com o isolamento e confinamento durante a missão, para isso, os astronautas aprendem habilidades de resolução de conflitos, comunicação efetiva e gerenciamento do estresse, além de passarem por simulações de missões prolongadas. Adicionalmente, eles são treinados para as tarefas específicas da missão, como o estudo da geologia lunar, coleta de amostras e operação do veículo lunar. O treino visa preparar os astronautas para lidar com qualquer situação que possa ocorrer durante a missão.
Para transporte para a lua foi escolhida a starship pois de acordo com especialistas em exploração espacial, o uso desse para transportar materiais e provisões para a Lua é uma escolha economicamente viável. O veículo também é projetado com sistemas e partes totalmente reutilizáveis, o que significa que os custos associados às viagens espaciais serão mantidos baixos. Além disso, o Starship tem capacidade para transportar até 100 toneladas, o que torna possível levar uma grande quantidade de materiais de construção, mantimentos e outras cargas necessárias para a Lua em um número relativamente reduzido de viagens. Em relação à tripulação, embora a nave possa transportar até cem pessoas, cinco tripulantes seriam ideais para garantir a segurança e eficiência da missão.
Dentro da lua os veículos usados seriam um rover para transporte de pessoas e mais 3 rovers para escavarem rególito lunar tal como gelo para levarem para a base.
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